汽车上的物理学
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发布人：董文杰
发布时间：2015-11-10
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汽车上的物理学
物理学是一门非常有趣又有用的自然科学，它研究的内容十分广泛。在生活中，在我们的身边，有许许多多的物理现象。千变万化的物理现象，像一个个的谜。当我们掌握了必要的物理知识，揭开谜底的时候就会感悟到物理现象是十分有趣的。汽车就是一台充分运用物理知识装备起来的机器，它的许多部位都是物理知识运用的体现。
1.自动变速器 防抱死刹车系统(ABS)
自动变速器最重要的参数就是挡位的个数。如果挡位越多，变速器与发动机动力的配合就会越紧密，能够把发动机的性能发挥得更好。但光看挡位的个数是不够的。事实上一台自动变速器的挡位多少并不是技术的核心，因为简单的增加行星齿轮组就能增加挡位。自动变速器的技术核心在它的控制机构。因为一台好的自动变速器，它的换挡品质必须做到响应速度快，换挡冲击小等特点。而这一切都需要靠设计和改进性能优良的控制机构得以实现。根据汽车瞬时功率P=FV，F表示牵引力，V表示瞬时速度。在额定功率下，速度越大，牵引力越小，速度越小，牵引力越大，汽车爬坡时调为低速，可增大牵引力；汽车在平直公路上行驶时换成高速档，可获得较高速度。
ABS工作原理是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到ABS的阀体中，此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回，使车轮避过锁死点。当年轮即将到达下一个锁死点时，刹车油的压力使得气囊重复作用，如此在一秒钟内可作用60次一120次，相当于不停地刹车、放松，即相似于机械的“点刹”。其实就是利用了最大静摩擦因数比滑动摩擦力因数稍大，它能使车尽快停下来。ABS的主要作用是防止在制动过程中车轮抱死(即停止滚动)，从而保证驾驶员在制动时还能控制方向，在某些情况下，如在湿滑路面上还能减小制动距离。
2.安全带 安全气囊 安全头枕
在汽车撞向某物体时，汽车会突然减速停止，但是，人体是和汽车分离的，人体的速度会和汽车当时的行驶速度一致，汽车突然停止，人体依然会以高速前进，安全带在突然向前滑行时会卡住，用此固定人体，防止人的撞伤。在汽车头部撞击到某物体时，车头的感应器会接受到信号，气囊爆开，以减缓人头部撞向方向盘。如果人不系好安全带，气囊也无能为力。说白了，气囊是辅助性的安全装置。安全头枕相识与安全侧窗气帘，是保护人体头部或侧面的安全气囊，防止有车辆从侧面撞击本汽车给驾驶员带来的伤害。
3.助力方向盘
转向助力是协助驾驶员作汽车方向调整，为驾驶员减轻打方向盘的用力强度。一般高档轿车助力方向盘为电动助力转向系统。电动助力转向系统是最先进的助力转向系统。它的构造一般是由转矩传感器、电子控制单元、电动机、减速器、机械转向器、以及畜电池电源所构成。它的主要工作原理是汽车在转向时，转矩传感器会“感觉”到转向盘的力矩和拟转动的方向，这些信号会通过数据总线发给电子控制单元，电控单元会根据传动力矩、拟转的方向等数据信号，向电动机控制器发出动作指令，从而电动机就会根据具体的需要输出相应大小的转动力矩，从而产生了助力转向。如果不转向，则本套系统就不工作，处于休眠状态等待调用。由于电动助力转向的工作特性，你会感觉到这样的车，方向感更好，高速时更稳，俗话说方向不发飘。又由于它不转向时不工作，所以，也节省了能源。
4.玻璃 喇叭 车胎上的花纹
汽车前的挡风玻璃通常都不直立(底盘高大的车除外)，这是因为挡风玻璃板中嵌有一道道的电热丝，它可以防止车内形成的雾气附着于玻璃上并凝结。车窗两侧玻璃设计成双层的，目的防止传热。另外，汽车在夜间行驶时，车内一般不开灯，这样可防止车内乘客在司机前的挡风玻璃上成像，干扰司机正确判断。
喇叭发声原理是电能转化为机械能，汽车喇叭发声要响!发动机上装配消音器，以减轻车辆行驶时的噪声对道旁居民的影响，在道旁设置屏障或植树，可以在传播过程中减弱噪声。
轮胎上的花纹是为了增大摩擦力，由摩擦力使车向前运动，轮胎的主要材料是橡胶，又在橡胶中加入了一些耐磨的材料。
5.汽车贴膜
因为普通车窗玻璃只能防19％的紫外线，而高质量的专业汽车膜阻隔紫外线可达到99．9％，且使用寿命长达十年。汽车膜阻挡紫外线的原因，是因为在生产过程中添加了大量的紫外线吸收剂：一种专门阻隔紫外线波长通过的材料。汽车贴膜具有隔热的功效，隔热膜主要是利用辐射和对流的形式来隔热。隔热膜防的主要是太阳的辐射热。汽车膜中的高性能膜和全金属磁控溅射膜是利用膜中镀有一层对太阳红外辐射的反射率极高的金属材料来反射太阳的热辐射，再配合膜上的颜色对太阳热辐射的吸收后，再二次向车外释放时，随着车外的空气流动带走一部份热量。尤其是车在跑动时带走的热量比车静止不动时更多。这是因为，当汽车处于运动状态时，汽车玻璃外表面的空气流动比内表面快，贴了膜的汽车玻璃会将吸收的热量再辐射出去，这就是将玻璃内部存有的热量快速“风洗”掉：这些热量包括从阳光中吸收的热量和外部空气中吸收的热量。不过，当汽车不运动时，贴了膜的玻璃吸收的热量将向内辐射，因为汽车内部的温度可能比外面空气的温度低，车身的金属受太阳辐射后也向车内传热，从而渐渐提高了汽车内部的温度。
综上所述，不仅汽车上有物理的应用，其实生活中到处都是物理学的应用，只要我们仔细观察，善于发现，勤于思考，才能激发学生的学习兴趣，使物理融入生活，使学生沉浸在物理中，真正做到学以致用，体现物理学带来的无穷魅力。
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